Нефтепромысловые машины и механизмы

У одноступенчатого компрессора подача и производительность связаны между собой следующим образом:

Ро 1 нач

§69. Многоступенчатое сжатие

При необходимости сжимать воздух или газ до давления, пре­ вышающего 4—7 am по манометру, применяют многоступенчатое сжатие, сущность которого состоит в том, что процесс сжатия воз­ духа или газа разбивается на несколько этапов или ступеней. В каж­ дой из этих ступеней воздух или газ сжимается до некоторого промежуточного давления и перед тем, как поступать в следующую ступень, охлаждается в межступенчатом холодильнике. В послед­

ней ступени воздух или газ

Рассмотрим диаграмму двухступенчатого сжатия с полным про­ межуточным охлаждением (рис. 116).

При одноступенчатом адиабатическом сжатии затраченная ра­ бота характеризовалась бы площадью aedea, большей, чем изотермического сжатия abdea.

При двухступенчатом сжатии работа адиабатического сжатия в^первой ступени будет характеризоваться площадью kidek. После

давлении до первоначальной температуры. Вследствие охлаждения газа объем его сокращается на величину if, благодаря чему точка начала сжатия возвращается на исходную изотерму db. Адиабати­ ческое сжатие во второй ступени будет изображаться адиабатой //, и работа сжатия второй ступени будет изображаться площадью alfка. Таким образом, при двухступенчатом сжатии мы выигрываем работу, равную площади Icifl, заштрихованной на диаграмме.

где z — число ступеней компрессора; р2 — конечное давление; рг /-

= -у- ; к — показатель адиабаты.

При высоких степенях сжатия температура конца сжатия мо­ жет достигнуть недопустимой величины, вследствие чего ухудтраются условия смазки стенок цилиндра и возникает опасность воспламене­ ния и взрыва масляных отложений в цилиндрах и трубопроводах компрессора.

Мы уже рассматривали ранее объемный коэффициент компрес­ сора. Этот коэффициент уменьшается с ростом степени сжатия в ци­ линдре. При достаточно высокой степени сжатия производительность компрессора может снизиться до нуля. Снижение степени сжатия ступени увеличивает объемный коэффициент компрессора.

Число ступеней компрессоров средней и большей производи­ тельности выбирают таким образом, чтобы в цилиндрах компрес­ сора не возникали при сжатии слишком высокие температуры, влияю­ щие на качество смазки.

§ 70. Мощность и коэффициент полезного действия

Выше мы останавливались на определении количества работы, потребной для сжатия воздуха или газа. Выведенную формулу (IV.4) для адиабатического сжатия можно преобразовать и привести к виду, удобному для определения мощности, потребляемой компрессором. Для этого в формулу необходимо ввести секундное количество сжи­ маемого воздуха (газа) и перевести секундную работу (в кГм/сек) в лошадиные силы:

В этой формуле давление р имеет размерность кГ/м2. Для того чтобы это давление было выражено в обычно применяемой в т ех н и к е размерности кГ1см2 (или am), вводится переводной коэффициент,

а) нефтяные газы горючи и образуют, смешиваясь с воздухом, взрывоопасные смеси;

б) показатель адиабаты у нефтяных газов, как и у всех много­

Горючесть и взрывоопасность нефтяных газов заставляют при­ нимать специальные меры для того, чтобы не допустить попадания газов в помещение компрессорной, а когда вследствие неисправности или аварии машины газ все же попадает в помещение, предотвратить возможность пожара или взрыва. Сальники газовых компрессоров делают более надежными, позволяющими отсасывать просочившийся газ.

Электроаппаратуру и освещение в помещении делают взрывобезопасными. Компрессор приводится в действие от взрывобезопас­ ного двигателя либо двигатель выносится в помещение, изолиро­ ванное от компрессорной.

Более низкий показатель адиабаты нефтяных газов приводит к тому, что при их сжатии производительность, температура конца

вцилиндре.

Втабл. 25 приводятся пределы взрываемости некоторых нефтя­ ных газов.

§ 72. Способы регулирования производительности поршневых компрессоров

Потребление сжатых газов или воздуха часто колеблется в до­ вольно широких пределах, что заставляет искать способы регули­ рования производительности компрессоров с тем, чтобы иметь воз­ можность приблизить количество сжимаемого газа или воздуха к по­ требляемому количеству. Наиболее удобным было бы плавное ре­ гулирование производительности, при котором в любой момент про­ изводительность и потребление были бы примерно равны. Такое ре­ гулирование конструктивно сложно или неэкономично, поэтому чаще применяют ступенчатое регулирование, при котором подача уменьшается на определенную величину, например на 25, 50, 75 н 100%, или ограничиваются прерывистым регулированием, осуще­ ствляемым периодическим прекращением подачи компрессора.

Регулируют производительность обычно по давлению. Когда да­ вление в нагнетательной линии или ресивере повышается, умень­ шают производительность компрессора. Регулирование может быть автоматическим или ручным.

Плавное регулирование может быть достигнуто изменением числа оборотов компрессора, дросселированием всасывания, отжимом пла­ стин всасывающих клапанов на части хода всасывания, постепенным увеличением вредного пространства. Каждому из этих способов присущи свои достоинства и недостатки.

Если на всасывающей трубе установить задвижку, то, прикрывая ее, мы будем увеличивать сопротивление проходу газа или воздуха. Из-за этого увеличатся потери на дросселирование и газ или воздух, попадающий в цилиндр компрессора, будет иметь меньшее давле­ ние. Хотя засосанный объем газа почти не изменится, плотность егостанет меньшей и компрессор будет подавать меньшее весовое коли­ чество газа, т. е. его подача снизится. При этом способе регулиро­ вания удельная работа будет возрастать, так как степень сжатия увеличится. Следовательно, такое регулирование экономически не­ выгодно. В отличие от других методов регулирования при дроссели­ ровании изменятся не производительность, а подача компрессора.

Регулирование отжимом всасывающих клапанов, так же как и регулирование изменением вредного пространства, может быть как плавным, так и ступенчатым. Это зависит от того, будет ли плавным продолжительность отжима клапанов или изменение объема вред­ ного пространства. При этих способах регулирования, если бы не было сопротивления перетеканию газа из полости в йолость, эконо­ мичность работы компрессора не изменялась бы. Фактически же наличие сопротивления приводит к некоторому увеличению затрат Удельной работы при снижении производительности компрессора.

Прерывистое регулирование может производиться либо останов­ кой двигателя, либо отключением компрессора от двигателя.

Количество тепла, выделяемое при трении, обычно подсчитывают» исходя из механического коэффициента трения компрессора, счи­ тая, что около 70% потерь падает на поршневые кольца и сальники:

определить количество воды, необходимое для охлаждения:

где Gw — количество воды, необходимое для охлаждения, в кГ/ч; Q—отводимое количество тепла в ккал1ч\ с — теплоемкость воды,

туре больше 45° начинается повышенное выпадение солей, загряз­ няющих поверхнссти теплообмена, и чтобы скорость воды была не меньше 1,0—1,5 м/сек (иначе будет происходить быстрое заиливание поверхностей теплообмена); обычно Д t находится в пределах 10— 15° С.

Необходимую охлаждающую поверхность холодильника можно

при входе в холодильник и при выходе из него в °С; К — коэффи­ циент теплопередачи, который для холодильников батарейного типа обычно находится в пределах 25—30 ккал/м3ч ° С; £ср — средняя температура воздуха в холодильнике в °С; тср — средняя темпера­ тура охлаждающей воды в °С.

Охлаждение компрессора осуществляют либо проточной водойг либо охлаждающая вода циркулирует по замкнутой системе.

Проточную систему охлаждения применяют, когда компрессор­ ная установка может снабжаться достаточным количеством проточ­ ной воды.

Когда же компрессорная станция не обеспечена достаточным количеством охлаждающей воды или если эта вода стоит дорого,, применяют циркуляционную систему охлаждения. Она может быть открытой — с брызгальными бассейнами или градирнями и закры­ той — с теплообменными аппаратами.